(57)【要約】【課題】  圧電振動素子のクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を変更せず、可変感度等の発振特性を維持したまま、回路母基板の搭載面積を縮小することができる圧電デバイスを提供することにある。【解決手段】矩形状の容器体の凹部に圧電振動素子を収容し、該容器体の側壁頂部には該容器体を覆う蓋体が配置されており、該蓋体と該側壁頂部に設けた導体パターンとを固着し、該容器体内の該圧電振動素子を気密封止した圧電デバイスにおいて、この容器体の凹部内に、表裏主面が凹部内の長さ方向の側壁面にそれぞれ対向する形態で圧電振動素子が収容され、且つ素子接続用電極パッドと導通固着されている圧電デバイス。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の容器体の凹部に圧電振動素子が収容され、該凹部内に形成された素子接続用電極パッドと該圧電振動素子に形成した容器接続用電極膜とを導電性接合材により導通固着されており、該容器体の側壁頂部には該容器体を覆う蓋体が配置されており、該蓋体と該側壁頂部に設けた導体パターンとを固着し、該容器体内の該圧電振動素子を気密封止している表面実装型圧電デバイスにおいて、
該容器体の凹部内に、該圧電振動素子の表裏主面が該凹部内の長さ方向の側壁面にそれぞれ対向する形態で該圧電振動素子が収容され且つ該素子接続用電極パッドと導通固着されていることを特徴とする表面実装型圧電デバイス。
【請求項２】
該素子接続用電極パッドが該容器体の凹部内底面に形成してあることを特徴とする請求項１記載の表面実装型圧電デバイス。
【請求項３】
該蓋体の形状は内部に凹状の空間が形成された略箱型であり、凹部内各寸法は該容器体の外形寸法に近似しており、該蓋体は該容器体と嵌め合う形態で該容器体の側壁頂部に設けた導体パターンと該蓋体の凹部内面とを固着して気密封止してあることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の表面実装型圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に用いられる圧電振動子又は圧電発振器等の表面実装型の圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より圧電素板の両主面に電極膜を形成した圧電振動素子を容器体内部に搭載した、例えば、圧電振動子や、圧電振動子と発振回路とを同一のパッケージ内に搭載した圧電発振器、あるいは、特定の周波数帯を分離する圧電フィルタ等の圧電デバイスが、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に多用されている。そして近年、表面実装に対応した形状の圧電デバイスが開発され、電子機器の小型化に伴って、これらの圧電デバイスも小型化が進められている。
【０００３】
かかる従来の圧電デバイスの一例としては、図６に圧電材として水晶を使用した水晶振動子を示す。容器体２１の凹部空間内底面には、一対の素子接続用電極パッドが設けられている。この素子接続用電極パッド上には、導電性接着材を介して電気的に接続される一対の励振電極を表裏主面に有した水晶振動素子２２が搭載されており、この水晶振動素子２２を囲繞する容器体２１の側壁頂部にはシールリング２３が取着されている。このシールリング２３の上に金属製の蓋体２４を被せ、シーム溶接等でシールリング２３と蓋体２４とを接合することにより、水晶振動素子２２の搭載空間（凹部空間）を気密封止した水晶振動子である。（例えば、下記特許文献１を参照。）
【０００４】
かかる水晶振動子は、容器体２１の下面に設けられる入出力端子並びにグランド端子等の外部端子２５を介して水晶振動素子２２の励振電極間に外部からの変動電圧が印加されると、水晶振動素子２２の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっており、その共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振・出力される。このような基準信号は携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。
【０００５】
前述のような水晶振動子等を含む圧電デバイスについては、以下のような文献が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７４６４９公報
【特許文献２】特開２００４−２３６１８３公報
【０００６】
尚、出願人は、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに到らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、携帯用通信機器等の多機能化に伴い機器の回路母基板上に搭載する電子素子の数が多くなっており、圧電デバイスに与えられる回路母基板の搭載面積も従来より更に縮小する傾向にある。このことから更なる圧電デバイスの小型化が要求されているが、圧電デバイスを小型化する場合は、要求される搭載面積サイズに対応した容器体や蓋体などのパッケージ部材を新たに設計し直す必要があり、又内部に搭載する圧電振動素子においても、素子の励振特性や等価回路特性等を考慮した上で容器体に収容可能な小型サイズに新たに設計し直す必要があった。
【０００８】
例えば圧電振動素子の素材として水晶を用いた水晶振動子や水晶発振器の場合は、内部に搭載する圧電振動素子の１つである水晶振動素子のクリスタルインピーダンス（以下ＣＩと言う）値が素子の小型化により急激に大きくなる。その影響により水晶振動素子の起動特性などが劣化してしまい、最悪の場合不発振となる場合もあるという欠点があった。
【０００９】
更に、従来の表面実装型圧電デバイスにおいて、デバイス外部よりのノイズに対する容器体内の素子類の防禦手段としては、金属製の平板蓋体を容器体のＧＮＤ端子を介して接地する手段を用いて行っている場合が多いが、従来では容器体の上面のみに蓋体がある形態なので、ノイズ対策としてはあまり十分とは言えないものである。
【００１０】
本発明は上記欠点に鑑みて考案されたものであり、その目的は、圧電デバイスとしての諸特性を維持したまま、回路母基板の搭載面積を縮小することができる圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の表面実装型圧電デバイスは、矩形状の容器体の凹部に少なくとも圧電振動素子が収容され、この凹部内に形成された素子接続用電極パッドと圧電振動素子に形成した容器接続用電極膜とが、導電性接合材により導通固着されており、容器体の側壁頂部には容器体の開口部を覆う蓋体が配置されており、この蓋体と側壁頂部に設けた導体パターンとを固着し、容器体内の圧電振動素子を気密封止している表面実装型圧電デバイスにおいて、この容器体の凹部内に、表裏主面が該凹部内の長さ方向の側壁面にそれぞれ対向する形態で圧電振動素子が収容され、且つ素子接続用電極パッドと導通固着されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の表面実装型圧電デバイスは、前述した素子接続用電極パッドが容器体の凹部内底面に形成してあることを特徴とするものでもある。
【００１３】
更に、本発明の表面実装型圧電デバイスは、前述した蓋体の形状は内部に凹状の空間が形成された略箱型であり、凹部内各寸法は容器体の外形寸法に近似しており、蓋体は容器体と嵌め合う形態で容器体の側壁頂部に設けた導体パターンと蓋体の凹部内面とを固着して気密封止してあることを特徴とするものでもある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の表面実装型圧電デバイスによれば、容器体の凹部内に、表裏主面が該凹部内の長さ方向の側壁面にそれぞれ対向する形態で少なくとも圧電振動素子（他に電子素子や集積回路素子が収容される場合がある）が収容され、且つ素子接続用電極パッドと導通固着されている形態にすることにより、容器体における回路母基板の実装面に対向する面の面積を、内部に収容する圧電振動素子の大きさを小型にすることなく小さくすることができ、因って回路母基板に搭載する搭載面積を、従来の表面実装型圧電デバイスに比べ大幅に縮小することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の表面実装型圧電デバイスによれば、蓋体の形状が内部に凹状の空間を有する略箱形であり、且つ蓋体の凹部の内部寸法が容器体の外形寸法に合うように形成されており、蓋体の凹部と容器体の外部を嵌め合わせることにより、容器体の側壁頂部に設けた導体パターンと前記蓋体の内部とが接触し更にその接触部分を固着することによって、容器体の開口部及びその付近全面を完全に被覆することにより、容器体がグランド電位に保持された蓋体でほぼ取り囲まれた形となることから、容器体内に侵入しようとする外部からのノイズを、容器体の外表面を覆う形態の蓋体により遮蔽し、容器体内の圧電振動素子や集積回路素子をより安定して動作させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の表面実装型圧電デバイスの一つである圧電振動子を蓋体側斜めより図示した分解斜視図であり、図２は図１に図示した圧電振動子を容器体側より天地逆に図示した分解斜視図である。また図３は、図１記載の圧電振動子の組み立て後に、圧電振動子の長さ方向に沿った仮想切断線で縦方向に切断した場合の断面図である。図４の（ａ）及び（ｂ）は、図１に記載の容器体の２形態を、凹部の開口部側からそれぞれ図示した平面図である。尚、各図において本説明に必ずしも必要としない部品又は構造体は図示していない。又、各図による説明を明確にするために一部部品又は構造体を誇張して図示してある。
【実施例】
【００１７】
各図に示す圧電振動子は、大略的に、容器体１と、圧電振動素子２と、蓋体３とで構成されている。容器体１は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数層、積層することによって形成されており、その上面には、中央域に矩形状の開口部を有する凹部４が、その凹部４を形成する側壁の頂部周辺域に凹部４の開口部を囲繞する環状の導体パターン５が形成され、容器体１の外側底面には入力端子、出力端子及びグランド端子を含む複数個の外部接続用端子６がそれぞれ設けられている。
【００１８】
かかる容器体１の凹部４内底面に設けられている一対の素子接続用電極パッド７は、その上面側で後述する圧電振動素子２に形成されている励振電極に導電性接着材８を介して電気的に接続且つ固着され、下面側で容器体１表面上の導体パターン５や容器体１内部のビア導体等を介して容器体１の外側底面又は側面に形成された外部接続用端子６のうちの入出力端子（入力端子、出力端子）に電気的に接続されている。
【００１９】
一方、導体パターン５は、その上面側で後述する蓋体３に接合材９を介して電気的に接続且つ密着され、下面側で容器体１内部のビア導体等を介して容器体１の外部底面及び外部側面に形成された外部接続用端子６のうちのＧＮＤ端子に電気的に接続されている。尚、上述した外部接続用端子６は、それぞれ圧電振動子をマザーボード等の外部電気回路網に導通搭載する際、外部電気回路網の回路配線と半田等の導電性接合材を介して電気的に接続される。
【００２０】
また、図４の各図に示すように、容器体１の凹部４内部には、後述する圧電振動素子２を凹部４の長さ方向側面に圧電振動素子２の両主面がそれぞれ対向するように収容した際に、圧電振動素子２の両主面上に形成された励振電極と電気的に接続固着し、且つ容器体１に形成した外部接続用端子６に導通している素子接続用電極パッド７が形成されている。図４（ｂ）のように素子接続用電極パッド７が形成されている凹部４表面の素子接続用電極パッド７の周囲に、凹部４内側に突き出た段差部１０を形成することにより、圧電振動素子２の凹部４内における位置決めをすることができる。
【００２１】
圧電振動素子２には、例えば圧電材として水晶を用いた振動素子が使用されている。水晶振動素子では、所定の結晶軸で水晶結晶体よりカット研磨した平板状の水晶片の両主面に一対の励振電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。このような水晶振動素子を含む圧電振動素子２は、その両主面に被着されている励振電極と容器体上面の対応する素子接続用電極パッド７とを導電性接着材８を介して電気的・機械的に接続することによって容器体１の凹部４底面に搭載される。圧電振動素子２を前記容器体１の凹部４に縦型に収容したことにより、母基板に搭載する搭載面積を縮小することが可能となる。尚、圧電振動素子を構成する圧電材としては上記水晶の他に、タンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム又は圧電セラミックス等が使用されている。
【００２２】
導電性接着材８は、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなるものである。
【００２３】
また、容器体１の凹部４開口部周縁部には蓋体３が取着されている。蓋体３としては、４２アロイやコバール，リン青銅等を用いれば良く、その凹部４開口部に対向する面にＡｕ−Ｓｎ等の接合材９を形成して開口部周縁部に形成した導体パターン５にロウ付けし、蓋体３と容器体１とを気密接合することによって容器体１に取着されている。
【００２４】
蓋体３は、容器体１の凹部４とで囲まれる空間に圧電振動素子２を収容して気密封止するためのものであり、また先に述べた導体パターン５を介して容器体１外側底面又は側面に形成した外部接続用端子６のうちのＧＮＤ端子に電気的に接続される。よって、製品として例えば圧電振動子の使用時、蓋体３は接地電位に保持されることとなり、圧電振動素子２が蓋体３のシールド効果によって外部からの不要な電気的作用、例えばノイズ等から良好に保護される。
【００２５】
本実施例では図１及び図２のように蓋体３の断面形状が凹形状の略箱型で、且つ蓋体３の内部各寸法は容器体１の外形寸法に近似しており、蓋体は容器体と嵌め合う形態で容器体１に設けた導体パターン５と蓋体３の内部面とを接合材９で固着することによって、容器体１の外面を蓋体３でほぼ被覆することにより、容器体１が接地電位に保持された蓋体３で取り囲まれた形となることから、容器体１凹部４内に侵入しようとする外部からのノイズを蓋体３により遮蔽し、凹部４内の圧電振動素子２をより安定して動作させることができるようになる。
【００２６】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００２７】
上述した実施形態においては、圧電振動子で説明を行ったが、容器体１凹部４内に圧電振動素子と一緒に少なくとも発振回路を形成した集積回路素子等を搭載した圧電発振器であっても構わない。また、圧電振動素子として弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００２８】
尚、対ノイズ対策を必要としない場合は、図５に示すように蓋体を平板状で構成しても本発明は適用可能である。この場合、容器体１の外側側面にも第２の外部接続用端子１１を形成しておけば、容器体１外側底面に形成されている外部接続用端子６と容器体１の外側側面に形成されている第２の外部接続用端子１１のどちらかを使用し、外部の回路母基板に本発明の圧電デバイスを搭載する際に、ユーザ側で圧電デバイスの搭載面積の縮小が必要な場合は、外部接続用端子６を、または低背化が必要な場合は、容器体１外側側面に形成されている第２の外部接続用端子１１を使用することができ、１つの容器体で適宜選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の表面実装型圧電デバイスの一つである圧電振動子の一形態を蓋体側上方より図示した分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に図示した圧電振動子を、天地を逆に容器体側より図示した分解斜視図である。
【図３】図３は、図１記載の圧電振動子の組み立て後に、圧電振動子の長さ方向に沿った仮想切断線で縦方向に切断した場合の断面図である。
【図４】図４の（ａ）及び（ｂ）は、図１に記載の容器体の２形態を、凹部の開口部側からそれぞれ図示した平面図である。
【図５】本発明の表面実装型圧電デバイスの一つである圧電振動子の他の形態を蓋体側上方より図示した分解斜視図である。
【図６】従来の圧電振動子を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・容器体
２・・・圧電振動素子
３・・・蓋体
４・・・凹部
５・・・導体パターン
６・・・外部接続用端子
７・・・素子接続用電極パッド
８・・・導電性接着材
９・・・接合材
１０・・・段差部
１１・・・第２の外部接続用端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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